Modulär form

Inom matematiken är en modulär form en (komplex) analytisk funktion i övre halvplanet som satisfierar en viss funktionalekvation med avseende på gruppverkan av modulära gruppen, samt satisfierar ett visst krav på tillväxten. Teorin om modulära former är en del av komplex analys. Modulära former är viktiga inom talteori och förekommer även inom algebraisk topologi och strängteori.

En modulär form av vikt k för modulära gruppen

${\displaystyle SL(2,\mathbf {Z} )=\left\{\left({\begin{array}{cc}a&b\\c&d\end{array}}\right),a,b,c,d\in \mathbf {Z} ,ad-bc=1\right\}}$

är en komplexvärd funktion f i övre halvplanet H = {z ∈ C, Im(z) > 0}, som satisfierar följande tre krav: för det första är f en analytisk funktion över H. För det andra gäller för alla z i H och en godtycklig matris i SL(2,Z) ekvationen

${\displaystyle f\left({\frac {az+b}{cz+d}}\right)=(cz+d)^{k}f(z).}$

För det tredje bör f vara analytisk då z → i∞. Vikten k är vanligen ett positivt heltal.

Det andra kravet, med matriserna ${\displaystyle S=\left({\begin{array}{cc}0&-1\\1&0\end{array}}\right)}$ och ${\displaystyle T=\left({\begin{array}{cc}1&1\\0&1\end{array}}\right)}$, är

${\displaystyle f(-1/z)=z^{k}f(z)\,}$

och

${\displaystyle f(z+1)=f(z)\,}$.

Eftersom S och T genererar modulära gruppen SL(2,Z) är det andra kravet ovan ekvivalent till dessa två ekvationer. Notera att eftersom

${\displaystyle f(z+1)=f(z)}$

är modulära funktioner periodiska funktioner med period 1 och har härmed en Fourierserie.

Notera att för udda k kan bara 0 satisfiera det andra kravet.

Funktionen som är konstant lika med noll är en modulär form av vikt k för alla tal k.

Varje konstant funktion är en modulär form av vikt 0.

Dedekinds etafunktion definieras som

${\displaystyle \eta (z)=q^{1/24}\prod _{n=1}^{\infty }(1-q^{n}),\ q=e^{2\pi iz}.}$

Då är den modulära diskriminanten Δ(z) = η(z)²⁴ en modulär form av vikt 12.

Modulära former kan generaliseras genom att tillåta existensen av en funktion ${\displaystyle \varepsilon (a,b,c,d)}$ med ${\displaystyle \left|\varepsilon (a,b,c,d)\right|=1}$ så att

${\displaystyle f\left({\frac {az+b}{cz+d}}\right)=\varepsilon (a,b,c,d)(cz+d)^{k}f(z).}$

Funktioner av formen ${\displaystyle \varepsilon (a,b,c,d)(cz+d)^{k}}$ är kända som automorfa faktorer.

En annan generalisering är Hilbert-modulära former. Ytterligare en generalisering är Siegel-modulära former.

Den här artikeln är helt eller delvis baserad på material från engelskspråkiga Wikipedia, Modular form, 29 december 2013.

• Taniyama-Shimuras sats

• Jean-Pierre Serre, A Course in Arithmetic. Graduate Texts in Mathematics 7, Springer-Verlag, New York, 1973. Kapitel VII introducerar teorin om modulära former.
• Tom M. Apostol, Modular functions and Dirichlet Series in Number Theory (1990), Springer-Verlag, New York. ISBN 0-387-97127-0
• Goro Shimura, Introduction to the arithmetic theory of automorphic functions. Princeton University Press, Princeton, N.J., 1971. En mer avancerad text.
• Stephen Gelbart, Automorphic forms on adele groups. Annals of Mathematics Studies 83, Princeton University Press, Princeton, N.J., 1975. Introducerar modulära former med utgångspunkt från representationsteori.
• Robert A. Rankin, Modular forms and functions, (1977) Cambridge University Press, Cambridge. ISBN 0-521-21212-X
• Stein's notes on Ribet's course Modular Forms and Hecke Operators
• Erich Hecke, Mathematische Werke, Goettingen, Vandenhoeck & Ruprecht, 1970.
• N.P. Skoruppa, D. Zagier, Jacobi forms and a certain space of modular forms, Inventiones Mathematicae, 1988, Springer